KR102626534B1 - 방염 코팅용 조성물 및 이를 이용한 방염 코팅 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방염 코팅용 조성물 및 방염 코팅 방법에 관한 것으로서, 알지네이트 용액 및 양이온 용액을 포함하는, 방염 코팅용 조성물과 상기 조성물로 이용하는 방염 코팅 방법을 제공한다. 본 발명의 코팅용 조성물은 알지네이트 용액을 도포한 후 양이온 용액을 분사하는 간단한 방식으로 얇은 필름이 형성되어 코팅이 진행되는 것으로, 코팅이 수행되는 재료의 형태에 상관 없이 코팅이 가능하며 그 방염 효과가 우수한 장점이 있다.

Description

방염 코팅용 조성물 및 이를 이용한 방염 코팅 방법 {Composition for flame-retardant coating and Coating method using thereof}

본 발명은 방염 코팅용 조성물 및 이를 이용한 방염 코팅 방법에 관한 것이다.

화재 위험이 높은 종이, 목재, 플라스틱, 섬유 등에 방염 처리를 하여 불에 잘 타지 않도록 하여 화재로부터 사람을 보호해 주고자 하는 것을 방염 처리라고 한다. 일상생활에서 사용되는 모든 가연성 재질의 제품인 지류, 목재, 섬유 또는 플라스틱 등에 방염처리한다는 것은 기술적으로나 경제성으로 보아 어려운 측면이 있다.

미국, 유럽, 일본의 경우 건축 내외장재 이외에도 차량, 기차, 선박, 항공기, 등의 각종 수송체의 내외장재, 각종 전기, 전자제품의 가연성 부품, 공산품 등 어린이들의 완구류 의류 등 광범위하게 규정하고 있다.

한국의 경우 '화재예방, 소방시설 설치·유지 및 안전관리에 관한 법률 시행령'제19조에 고층건물과 극장, 호텔, 병원 등 사람이 많이 모일 수 있는 실내환경에 대하여 거의 모든 장소를 방염설치 대상으로 지정하고 있다.

건축물의 내외장재인 합판, 섬유판, 카페트, 커텐 등의 방염처리 대상은 소방법에 규정되어 있고, 특히 목조문화재의 경우는 아직 소방법에 규정되어 있지 않지만 문화재 관리국에서 별도로 방염처리를 강력히 권장하고 있다.

목조 문화재는 재질이 주로 나무로 되어 있어 화재에 매우 취약한 점이 있고 곰팡이, 곤충 등에 대한 저항력이 약하여 문제가 되어 왔다. 따라서 목조 문화재는 효과적인 방염, 방부, 방충처리 등을 하지 않을 경우 화재 및 생물 열화에 대한 위험성이 매우 높다.

다만 종래 방염 코팅을 위하여 사용된 방염 코팅제는 방염효과가 있더라도 유해물질을 발생시키거나, 재료 자체의 물성에 영향을 미치는 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허 제2019-0012430호

본 발명은 상기와 같은 종래 기술상의 필요성을 해결하기 위해 안출된 것으로, 방염 코팅용 조성물 및 상기 조성물을 이용한 방염 코팅 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

그러나 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 알지네이트 용액 및 양이온 용액을 포함하는, 방염 코팅용 조성물을 제공한다.

본 발명의 일구현예로, 상기 알지네이트 용액은 보강재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구현예로, 상기 보강재는 키토산, 셀룰로오스, 젤라틴 및 녹말로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 소재인것을 특징으로 한다.

본 발명의 또다른 구현예에 있어서, 상기 알지네이트 용액은 0.5wt% 내지 5wt% 농도인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또다른 구현예에 있어서, 상기 양이온은 칼슘 양이온(Ca²⁺), 구리 양이온(Cu²⁺), 마그네슘 양이온(Mg²⁺), 코발트 양이온(Co²⁺), 철 양이온(Fe²⁺) 및 니켈 양이온(Ni²⁺)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 양이온인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 코팅될 표면에 알지네이트 용액을 도포하는 단계(S1); 및

상기 알지네이트 용액이 도포된 표면에 양이온 용액을 분사하는 단계(S2)를 포함하는, 방염 코팅 방법을 제공한다.

본 발명의 일 구현예로, 상기 S1 단계 및 S2 단계는 2회 이상 반복하여 수행되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명은 상기 조성물로 코팅된 제품을 제공한다.

본 발명의 조성물을 이용한 방염 코팅 방법은 친환경적인 소재로 수행되는 것으로 코팅을 수행한 후 유해물질이 발생하지 않는 장점이 있다. 상기 코팅 방법은 코팅되는 대상의 형상에 관계없이 다양한 표면에 적용이 가능하며 그 방염성 역시 우수한 장점을 가진다.

도 1은 종이를 대상으로 방염 효과를 확인한 결과를 나타낸 것이다.
도 2는 나무 소재에 방염 코팅을 수행한 후 방염 효과를 확인한 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 플라스틱 소재에 방염 코팅을 수행한 후 방염 효과를 확인한 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 방염 코팅 횟수에 따른 방염 효과를 확인한 결과를 나타낸 것이다.
도 5는 방염 코팅을 각각 6회(위) 및 8회(아래) 수행하여 그을린 후 코팅을 제거하기 전과 후의 나무 도막의 외형을 확인한 결과를 나타낸 것이다.

본 발명자들은 친환경적인 방염제를 개발하고자 연구한 결과, 알지네이트 겔의 방염효과에 주목하여, 본 발명을 완성하였다.

본 발명은 종이를 알지네이트 용액에 침지한 후 칼슘용액을 분사하여 제조된 필름에 방염 효과가 있다는 것을 확인하였다. 이에 본 발명은 알지네이트 용액 및 양이온 용액을 포함하는, 방염 코팅용 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 알지네이트 용액은 보강재를 더 포함할 수 있다. 상기 보강재는 키토산, 셀룰로오스, 젤라틴 또는 녹말과 같은 소재를 포함할 수 있으나, 방염성을고려하여 키토산 소재를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 알지네이트 용액은 0.5wt% 내지 5wt% 농도인 것을 사용할 수 있고 이에 제한되는 것은 아니나 방염성을 고려하여 0.5 내지 3.5 wt%인 것이 바람직하다.

본 발명에서 알지네이트 용액에 분사하여 겔을 형성하는 양이온 용액은 칼슘 양이온(Ca²⁺), 구리 양이온(Cu²⁺), 마그네슘 양이온(Mg²⁺), 코발트 양이온(Co²⁺), 철 양이온(Fe²⁺) 및 니켈 양이온(Ni²⁺)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 양이온을 포함하는 것일 수 있다. 바람직하게는 칼슘 양이온을 사용할 수 있다.

또한 본 발명은 코팅될 표면에 알지네이트 용액을 도포하는 단계(S1); 및

상기 알지네이트 용액이 도포된 표면에 양이온 용액을 분사하는 단계(S2)를 포함하는, 방염 코팅 방법을 제공한다.

본 발명의 코팅 방법은 다양한 표면에 수행될 수 있으며, 상기 다양한 표면은 종이 소재, 플라스틱 소재, 나무 소재, 섬유 소재 등일 수 있으며 이에 제한되지 않는다. 상기 다양한 표면을 대상으로 수행될 수 있고, 이에 본 발명은 상기 조성물로 코팅된 종이 소재의 제품, 플라스틱 소재의 제품, 나무 소재의 제품, 섬유 소재의 제품을 제공할 수 있다.

본 발명의 코팅 방법은 상기 S1 단계 및 S2 단계가 반복수행되어, 코팅이 2겹 이상 형성될 수 있다. 상기 단계가 반복될수록 방염성은 증가할 수 있으나 코팅되는 소재의 활용성을 고려하여 2회 내지 20회 정도 반복 수행될 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 상기 조성물 및 코팅 방법을 통해서 코팅을 수행하였다. 본 발명의 실시예를 통해 본 발명의 조성물은 종이 소재, 나무 소재, 플라스틱 소재에 모두 유용하게 활용 가능한 방염성 코팅 조성물임을 확인하였고, 2회 이상의 반복 코팅을 통해 방염성을 상승시킬 수 있는 것도 확인한바 있다.

이하 본 발명의 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

실시예 1. 종이에 대한 방염 효과 확인

본 실시예 1에서는 알지네이트 겔의 방염 효과에 대하여 확인해보고자 하였다. 방염 효과를 확인하기 위한 소재로는 한지 소재를 선택하였고, 겔을 형성하기 위하여 1 wt% 알지네이트 용액, 2wt% 알지네이트 용액과 칼슘 용액을 준비하였고, 방염성을 보강할 수 있는 보강재 소재로 키토산도 추가적으로 준비하였다. 이후 표 1에 따라 한지 소재에 방염 코팅을 수행하였다.

	알지네이트 용액 농도	칼슘 용액 처리 여부	키토산 용액 처리 여부
(a)	1 wt%	○	×
(b)	1 wt%	×	○
(c)	1 wt%	○	○
(d)	2 wt%	○	×
(e)	2 wt%	×	○
(f)	2 wt%	○	○

상기와 같이 코팅을 수행한 후, 종이 소재를 촛불에 2초 가량 그을려 연소되는 패턴을 확인하여 도 1에 나타내었다.

대조군으로서 일반 한지는 2초만에 바로 불에 완전히 연소되었고, 칼슘 용액만을 처리한 1% 알지네이트 겔 필름(a), 2% 알지네이트 겔 필름(d)의 경우, 불과 접촉한 부분에 구멍이 생기고 조금씩 타들어가는 형태를 확인할 수 있었다. 겔을 형성하지 않고 알지네이트 용액에 키토산만을 추가하였을 때는 구멍이 생기지 않고 까맣게 그을린 자국이 남았으며(b, e), 알지네이트-키토산 겔을 만든 경우에는 그을린 면적이 크게 줄어들었다(c, f).

실시예 2. 나무 소재 및 플라스틱 소재에 대한 방염 효과의 확인

본 실시예 2에서는 상기 실시예 1을 토애 알지네이트-키토산 겔의 종이에 대한 방염능력을 확인하였으므로, 아닌 다른 소재에도 코팅을 수행하여 방염 효과가 있는지를 확인해보았다.

먼저 나무도막에 알지네이트-키토산 겔 코팅을 3번 수행한 후 20초 간 불에 접촉시킨 결과, 겉면은 매우 울퉁불퉁하게 그을리는 것을 확인하였으나, 겉면 내부의 나무도막은 전혀 타지 않은 것을 관찰할 수 있었다(도 2).

또한 모양이 불규칙하고 화염에 매우 취약하여 방염처리가 힘든 플라스틱 인형에 알지네이트-키토산 겔을 코팅하여 방염효과를 확인해본 결과, 도 3에서 확인할 수 있는 것과 같이 나무도막 실험과 비슷하게 겔만 그을리고 부풀 뿐, 내부는 아무런 피해 없이 보호되는 것을 확인할 수 있었다.

실시예 3. 코팅 횟수에 의한 방염 효과의 확인

본 실시예 3에서는 나무 도막을 대상으로 알지네이트-키토산 겔의 코팅 횟수에 따른 방염 효과를 확인하고자 하였다.

나무 도막을 대상으로 코팅을 진행하지 않은 대조군(control), 코팅을 1회 수행한 나무도막과 코팅을 2번 수행한 나무도막을 대상으로 20초 동안 불에 그을려보았다.

그 결과 도 4에 나타낸 것과 같이 코팅을 2번 수행한 경우 그을림이 적은 것이 확인되었으므로, 코팅을 6번 수행한 나무 도막과 10번 수행한 나무 도막을 대상으로 그 방염성을 확인해보았다.

그 결과를 도 5에 나타내었고, 6번 수행한 나무 도막과 10번 수행한 나무도막 모두 코팅을 벗겨 낸 후 그을림이 거의 남지 않아, 코팅을 여러 번 수행할수록 화염으로부터 더 확실히 보호되는 것을 확인할 수 있었다.

상기 결과로부터, 문화재 등에 적용될 수 있는 친환경 방염소재로써 활용할 수 있다는 것을 확인하였다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.

Claims (11)

1. 키토산, 알지네이트 용액 및 양이온 용액을 포함하는, 방염 코팅용 조성물로서,
   상기 양이온은 칼슘 양이온(Ca2+)인 것을 특징으로 하는, 방염 코팅용 조성물.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 알지네이트 용액은 0.5wt% 내지 5wt% 농도인 것을 특징으로 하는, 방염 코팅용 조성물.
   
5. 삭제
6. 코팅될 표면에 키토산 및 알지네이트 혼합 용액을 도포하는 단계(S1); 및
   상기 알지네이트 용액이 도포된 표면에 양이온 용액을 분사하는 단계(S2)를 포함하는, 방염 코팅 방법으로서,
   상기 양이온은 칼슘 양이온(Ca2+)인 것을 특징으로 하는, 방염 코팅 방법.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 방염 코팅 방법은, 상기 S1 단계 및 S2 단계를 2회 이상 반복하여 수행되는 것을 특징으로 하는, 방염 코팅 방법.
   
8. 삭제
9. 삭제
10. 제6항에 있어서,
    상기 알지네이트 용액은 0.5wt% 내지 5wt% 농도인 것을 특징으로 하는, 방염 코팅 방법.
    
11. 삭제